提供处理器的能源高效的超频操作制造技术

在一种实施例中，多核心处理器包括可以独立地执行指令的核心，每一核心处于独立的电压和频率。该处理器可以包括功率控制器，该功率控制器具有一种逻辑，如果第一核心具有大于第一停止阈值的停止率，则所述逻辑防止第一核心以所请求的超频模式频率执行，并且如果第二核心具有少于第二停止阈值的停止率，则所述逻辑同时允许第二核心以所请求的超频模式频率执行。描述并要求保护其他实施例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】提供处理器的能源高效的超频操作
各实施例涉及集成电路的功率管理。背景半导体加工和逻辑设计的发展已允许可存在于集成电路器件上的逻辑的量增加。因此，计算机系统配置已经从系统中的单个或多个集成电路进化至各个集成电路上的多个硬件线程、多个核、多个设备和/或完整的系统。此外，随着集成电路密度增长，计算系统(从嵌入式系统到服务器)的功率需求也逐步提高。此外，软件低效率及其对硬件的要求也已造成了计算设备能耗的提高。事实上，一些研究表明，计算设备消耗了国家(例如美国)的整个电力供应中的显著百分比。因此，存在对与集成电路相关联的能效和节能的重大需求。当服务器、桌面型计算机、笔记本、超级本、平板电脑、移动电话、处理器、嵌入式系统等变得甚至更为盛行时(从包括在典型计算机、汽车和电视机中到包括在生物技术中)，这些需求将增加。在基于计算机的系统的所有部分中都考虑功率和热管理问题。尽管在服务器领域，电力成本驱动了对低功率系统的需要，而在移动系统中，电池寿命和热限制使得这些问题变得相关。通常通过使用操作系统(OS)或系统软件来控制硬件元件来实现优化系统以便以最小功率消耗得到最大性能。在这些领域中，大多数现代OS使用了高级配置和功率接口(ACPI)标准(例如，2006年10月10公布的修订版3.0b)以便优化系统。ACPI实现允许处理器核心处于不同的节能状态(也称为低功率或空闲状态)，通常称为所谓的C1到Cn状态。除了节能状态之外，ACPI中也提供性能状态，即所谓的P状态。这些性能状态可允许对处于活动(C0)状态中的核心的性能功率级别进行控制。通常，可以获得从P0到PN的多个P状态。可以存在通常被称为超频(Turbo)模式的更高频率/性能状态的范围。一些处理器呈现处大的超频范围。在核心寻求超频时，通常批准它们全都得到最大可能超频频率。出于各种原因，并非所有应用都可以以相同的程度有效地使用所增加的核心频率。这样的差异要么是由于各个应用的存储器访问模式引起，要么归因于由于工作量组合引起的共享高速缓存争用。假定超频范围内的负载线是非线性的，允许所有核心处于超频模式的最高水平可以不必要地消耗功率。附图简述图1是根据本专利技术一种实施例的系统的框图。图2是根据本专利技术的一种实施例的方法的流程图。图3是根据本专利技术的一种实施例的超频模式递增和递减的控制的图解说明。图4是根据本专利技术的一种实施例的停止(stall)阈值的图解说明。图5是根据本专利技术的一种实施例的处理器的框图。图6是根据本专利技术的实施例的处理器核的框图。图7是根据本专利技术的另一实施例的处理器的框图。图8是根据本专利技术一种实施例的系统的框图。详细描述各实施例提供高效地允许一个或多个核心以所选择的超频模式频率独立地操作的技术。各实施例尤其适用于其中多个核心中的每一个可以以独立的电压和频率点操作的多核心处理器。在此所使用的术语“域”是用来意指以相同的电压和频率点操作的硬件和/或逻辑的集合。另外，多核心处理器还可以包括其他非核心处理引擎，例如固定功能单元、图形引擎等等。这样的处理器可以包括不同于核心的独立域，例如与图形引擎相关联的一个或多个域(在此称为图形域)以及与非核心电路相关联的一个或多个域(在此称为非核心或系统代理)。尽管可以在单个半导体管芯上形成多域处理器的许多实现，但可以由多芯片封装实现其他实现，多芯片封装中，不同的域可以出现在单个封装的不同半导体管芯上。根据基于OS的ACPI机制，处理器可以以各种功率和性能状态或级别操作。对于功率状态，ACPI指定不同的功率消耗状态，通常称为C1到Cn状态。在核心活动时，它以C0状态运行，且在核心空闲时，可以将其置于核心低功率状态，也称为核心非零C状态(例如，C1-C6状态)。在多核心处理器的所有核心处于核心低功率状态时，可以将处理器置于封装低功率状态，例如封装C6低功率状态。除了这些功率状态之外，处理器还可以被配置为以从P0到PN的多个性能状态中的一个操作。一般地，P1性能状态可以对应于OS能够请求的最高保证性能状态。除了这种P1状态之外，OS还可以请求更高的性能状态，即P0状态。因而，这种P0状态可以是机会模式状态，其中，在功率和/或热预算可用时，处理器硬件可以把处理器或至少其部分配置为以高于保证频率的频率操作。在多种实现中，处理器可以包括高于这种P1频率的多个所谓的点频率(binfrequency)，在此也称为超频模式频率。最高的这样的频率可以对应于最大的超频频率(P01)，它是一个域可以操作的最高频率。因而，这种最大超频频率是大于P1频率的多个超频模式频率的最高端，且对应于可以取得的最大非保证最高性能水平。注意，可以可互换地使用术语“性能状态”或“P状态”，且术语“操作频率”(或更一般地“频率”)用作核心所操作的、与其性能直接相关的频率。因而，在此所使用的较高的性能状态与较高的操作频率相关。如在此所描述的，各实施例可以提供所谓的能源高效超频(EET)算法，该算法寻求把寻求超频的核心指引到可以忍受其因存储器引起的停止的频率，如可配置阈值所确定的，该频率高效地操作，所消耗的功率与所获得的性能成比例。该算法也考虑任何用户/OS指定的能量性能偏置(EPB)。在一种实施例中，EPB可以基于对基于OS的用户偏好菜单的用户输入以便指示用户关于功率/性能折衷的偏好。对于性能偏置，在不停止的核心上运行的应用可以获批最大的超频频率，但对于能量偏置，核心可以使得其频率按单步递增。注意，当在单元上执行的所有逻辑线程等待存储器负载/存储时，在此所使用的诸如核心等的逻辑单元停止。为了实现EET算法，各实施例可以检测核心停止和核心活动循环。在一种实施例中，核心本身可以配置有一个或多个传感器，例如核心活动传感器和核心停止传感器。如下面将描述的，在一种实施例中，这些传感器可以用来确定核心停止的循环相比于核心活动的循环的比例，这称为核心中央非生产时间(core-centricunproductivetime)。不考虑实际的核心和非核心互连操作频率，这种核心中央非生产时间是有意义的和可靠的，且因而很好地用于把核心分类成停止或不使用单个阈值。在各种实施例中，这种阈值可以是可配置的，且可以是系统EPB的函数。EET算法周期性地分析获批超频模式的所有核心，以便基于在观察间隔内核心是否已经被分类为停止来判断它们的频率是否应当增加、减少或保持不变。在相继的观察循环内运行安排在各核心的私有高速缓存中的应用的核心(只要其中存在功率预算且不违反电、热或其他约束)将达到最大的超频频率。在其中工作量组合改变且存在增大的高速缓存争用的场景中，随着时间的推移，如果系统被配置为能量偏置，则受影响的核心的超频频率将例如陡峭地减少，或者如果配置了性能偏置则较缓慢地减少。各实施例可以在固件中实现EET算法，例如处理器的功率控制单元(PCU)的固件。这种算法可以把关于核心停止和核心活动循环的硬件传感器数据以及任何用户/操作系统配置的能量性能偏置用作输入，以便适应核心操作点。根据本专利技术的一种实施例的处理器可以包括全集成电压调节(FIVR)，以便可以提供每个核心的P状态(PCPS)。以这种方式，核心可以相互独立地以一种频率操作。因而，各实施例组合了这种灵活性、关于核心停止和活动的传感器数据的信息以及所配置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理器，包括：多个核心，其独立地执行指令；以及功率控制器，其控制所述处理器操作的频率，所述功率控制器包括第一逻辑，如果所述第一核心具有大于第一停止阈值的停止率，则第一逻辑防止所述多个核心中的第一核心以所请求的超频模式频率执行，并且如果所述第二核心具有小于第二停止阈值的停止率，则所述第一逻辑同时允许所述多个核心中的第二核心以所请求的超频模式频率执行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种处理器，包括：多个核心，用于独立地执行指令；以及功率控制器，用于控制所述处理器操作的频率，所述功率控制器包括第一逻辑单元，所述第一逻辑单元用于如果所述多个核心中的第一核心具有大于第一停止阈值的停止率，则防止所述第一核心以所请求的超频模式频率执行，并且如果所述多个核心中的第二核心具有小于第二停止阈值的停止率，则同时允许所述第二核心以所请求的超频模式频率执行。2.如权利要求1所述的处理器，其特征在于，所述第一逻辑单元进一步用于如果所述第一核心的停止率大于所述第一停止阈值，则基于能量性能偏置值减少所述第一核心的当前性能状态以便生成候选性能状态。3.如权利要求2所述的处理器，其特征在于，所述第一逻辑单元进一步用于如果所述能量性能偏置值处于能量偏置，则以第一较低频率生成所述候选性能状态，且如果所述能量性能偏置值处于性能偏置，则以第二较低频率生成所述候选性能状态，所述第二较低频率大于所述第一较低频率。4.如权利要求2所述的处理器，其特征在于，所述第一逻辑单元进一步用于基于所述候选性能状态和所述处理器上的多种约束，判断所述第一核心的经更新性能状态。5.如权利要求4所述的处理器，其特征在于，所述第一逻辑单元进一步用于把所述经更新性能状态应用到所述第一核心。6.如权利要求2所述的处理器，其特征在于，所述第一逻辑单元进一步用于如果所述第二核心的停止率少于所述第二停止阈值，则基于能量性能偏置值增加第二核心的当前性能状态以便生成候选性能状态。7.如权利要求1-6中的任何一项所述的处理器，其特征在于，所述第一逻辑单元进一步用于如果所述第一核心的停止率是在所述第一停止阈值和第二停止阈值之间，则维持所述第一核心的当前超频模式频率。8.一种用于功率控制的方法，包括：获得多核心处理器中的第一核心的当前性能状态、在第一观察间隔期间所述第一核心的核心停止计数和所述第一核心的能量性能偏置；确定所述核心停止计数是否至少等于第一停止阈值；以及如果是这样，则基于所述能量性能偏置减少所述第一核心的所述当前性能状态以便获得候选性能状态。9.如权利要求8所述的方法，进一步包括基于所述候选性能状态和多个处理器约束参数确定经更新性能状态。10.如权利要求9所述的方法，进一步包括把所述经更新性能状态应用到所述第一核心。11.如权利要求8所述的方法，进一步包括判断在所述第一观察间隔期间所述第一核心的核心活动循环是否少于最小阈值，且如果是这样则无需进一步分析就在下一观察间隔内维持所述第一核心的所述当前性能状态。12.如权利要求8所述的方法，进一步包括确定所述第一核心的所述当前性能状态不处于超频模式或未准予超频模式，且如果是这样则无需进一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·K·布汉达鲁，E·J·德哈默，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US